Aujourd’hui , ayant peu de temps je vais vous proposer les derniers articles parus du PHYSICS WORLD et en choisir un QUI CONCERNE MA PROPRE SPECIALITE /LA SEPARATION ISOTOPIQUE !
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La séparation des isotopes par une petite touche de lumière adéquate !
-Penchons-nous sur le lithium-7….
Une nouvelle méthode de séparation des isotopes par laser a été dévoilée par des scientifiques aux États-Unis. Dans le court terme, la technique pourrait être utilisée pour purifier du lithium-7, qui est utilisé pour refroidir les réacteurs nucléaires. Toutefois, en principe, la méthode devrait être aussi applicable à des isotopes pour un large éventail d'éléments.
Les isotopes sont séparés pour une large variété d'utilisations. Peut-être l'utilisation la plus connue est la médecine nucléaire, par laquelle un patient à qui on injecte ou qui ingère une substance radioactive l’utilise comme traceur. Pour éviter d'avoir à donner au patient plus de substance que ce qui est nécessaire, le radio-isotope intéressant est alors d'abord purifié.
Ces isotopes sont également utilisés dans l'industrie nucléaire. Le Lithium, par exemple, est ajouté à l'eau dans un réacteur à eau sous pression comme un tampon chimique contre l'acide borique utilisé lui pour contrôler la réaction. Dans l'avenir, les physiciens ont également proposé que des réacteurs soient refroidis par le fluorure de lithium fondu. Toutefois, les deux applications peuvent entrainer des problèmes parce que le lithium-6 peut naturellement produire du tritium radioactif lorsqu'il est exposé à des neutrons. Lequel tritium est facilement absorbé par le corps sous la forme d’eau, et pour éviter ainsi les risques de santé, il devient nécessaire d'utiliser uniquement du lithium-7 - qui est heureusement l'isotope le plus commun de l'élément.
-Mieux que le procédé COLEX?
Actuellement, le lithium-7 est purifié en utilisant la méthode de colonne par échange chimique (COLEX), qui repose sur le fait que le lithium-6 a une plus grande affinité pour le mercure que le lithium-7 ne le fait. Le Lithium est d'abord dissous dans du mercure et la solution est ensuite mis à réagir avec de l'eau. La solution aqueuse d'hydroxyde de lithium qui se forme à la partie supérieure de la colonne est essentiellement du lithium-7, alors que l'amalgame de mercure-riche à la partie inférieure contient principalement du lithium-6. Le lithium-6 peut alors être retiré de l'amalgame et le mercure réutilisé …. du moins en principe. En réalité, cependant, tout procédé utilisant de grandes quantités de mercure s’avère lourd de dangers. En effet, près de 10% des 10 millions de kilogrammes utilisés à ce jour dans le processus de COLEX restent disparus - notamment 330.000 kg de ce métal toxique auraient été perdus dans les flux de déchets, dans l'évaporation et les déversements. …
Même si un tel processus plus respectueux de l'environnement était certes le bienvenu, les candidats sont plutôt rares en fait, sur le terrain. Utiliser des lasers sur des isotopes séparés avec des moments magnétiques nucléaires différents a été suggéré auparavant, mais les besoins en énergie se sont toujours montrés prohibitifs. "Les méthodes antérieures d'enrichissement au moyen de lasers ont été principalement basé sur l'ionisation des atomes, ce qui induit la nécessité de l’emploi de différentes longueurs d'onde et de très fortes puissances pour les lasers», explique Mark Raizen de l'Université du Texas à Austin, qui a dirigé la recherche. «Ioniser un atome c’ est un peu comme vouloir monter une échelle qui serait très glissante - vous devez réussir à le faire rapidement pour éviter de glisser vers le bas."
-Le pompage optique
Raizen et son compatriote physicien Bruce Klappauf ont plutôt décidé d'enquêter sur un effet plus subtil appelé pompage optique, dans lequel l'absorption de la lumière laser peut modifier l'état magnétique d'un noyau, ce qui en fait le conduit à se déplacer dans une direction spécifique en réponse à un champ magnétique. Différents isotopes sont excitables à des fréquences légèrement différentes, mais les lasers émettent sur une seule fréquence et très précise, donc ceci offre un moyen très efficace de changer les états magnétiques de certains isotopes, mais pas d'autres, et donc de les séparer . "L'importance de ce résultat est qu'il peut être obtenu avec une économie de lumière, ce qui est important lorsque l'on considère l'évolutivité de la méthode», dit Raizen.
Pour montrer que la méthode devait être possible, la paire de collègues a utilisé une simulation par ordinateur pour calculer les trajectoires des différents isotopes du lithium dans un champ magnétique. Ils ont constaté que les deux isotopes seraient en effet susceptibles de suivre des chemins différents et pouvaient donc être séparés (voir l 'mage toute petite sur les clichés au bas ).
Raizen estime que la méthode pourrait être utilisée pour les isotopes d'autres éléments, bien qu'il concède qu'il peut y avoir des problèmes avec les éléments bien plus lourds - les actinides comme l'uranium par exemple . " mais cela ,nous ne le savons pas», dit-il.
-«Hautement spéculatif»!
Le physicien nucléaire Magdi Ragheb, de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign se montre le plus circonspect. «Le travail tente de combiner deux techniques utilisées dans la séparation isotopique: la séparation électromagnétique par la méthode des calutrons et celle de séparation des isotopes par laser », dit-il. "C’ est très spéculatif et diverge sur plusieurs options pour sa mise en œuvre possible. Une simulation des trajectoires ne garantit pas sa faisabilité, sans une preuve expérimentale en béton."
La recherche est publiée dans New Journal of Physics.
À propos de l'auteur Tim Wogan est un écrivain de science basée au Royaume-Uni
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